JPH0379083B2 - - Google Patents
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B27/00—Rolls, roll alloys or roll fabrication; Lubricating, cooling or heating rolls while in use
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、鉄鋼線材及び棒材等の圧延用リング
ロールに関する。
（従来の技術）
鉄鋼圧延用ロールにおいて特に仕上圧延機用ロ
ールとしては、圧延材と接する部分（使用層）に
耐摩耗性が要求される点から、使用層である外層
と、強靭材で形成された軸芯部とが溶着一体化さ
れた複合ロールが使用されている。複合ロール
は、主として遠心力鋳造法で鋳造段階で複合一体
化される。
一方、線材圧延機には、最近は殆ど超硬焼結リ
ングロールが用いられ、例えば、ブロツクミルで
は第７図の如き超硬材（WC粉末とCoが主体）に
より形成されたリングロールが使用されている。
また、該リングロールは、軸に機械的に固着して
組立ロールとして使用される。
（発明が解決しようとする問題点）
超硬リングロールを軸嵌して組立ロールとして
使用する場合、リング全体が超硬材であり経済的
でないばかりか、複雑な組立構造とする必要があ
る。すなわち、リングロールを軸に組立て固着す
る場合、固定リング、スペーサーリング等を用い
て軸に強固に固定する必要があり、又鋼系の軸と
超硬リング材の熱膨張係数の大きい差を緩和する
必要があるからである。その結果、斯かる組立ロ
ールはコストが非常に高くなる。
そこで、高価な材料を圧延使用層である外層に
用い、内層は安価な強靭材とした複合リングロー
ルが要望されている。斯かる複合リングロールの
製造法としては遠心力鋳造による方法がある。し
かし、この場合、高合金材の外層に内層を鋳造し
たときに、外層内面が溶解されて高合金成分が内
層に混入し、内層の強靭性を劣化させると共に、
外層の高合金材の歩留を悪化させる欠点がある。
本発明は叙上の問題に鑑みなされたものであつ
て、その目的は、超硬リングロールよりやや圧延
性能が劣るが、低コストであつて、しかも外層か
ら内層への成分の移行が可及的に抑止された強靭
な内層を有する複合リングロールを提供すること
を目的とするものである。
（問題点を解決するための手段）
前記目的を達成するために次の手段を講じた。
すなわち、複合リングロールの外層を、Cr：10
〜25重量％を主成分としてその他特定量のＣ並び
に適宜の合金成分を含有する高クロム鋳鉄で形成
した第１外層と、該第１外層の内面に鋳造一体化
されたダクタイル鋳鉄又はアダマイト材からなる
第２外層とで構成し、該第２外層と、前記外層の
内部に配置されかつ鋼材で形成した内層とを熱間
静水圧加圧により拡散接合した。
（作 用）
第１外層はCr：10〜25重量％を主合金成分と
し、その他特定量の合金成分を含有する高クロム
鋳鉄材で形成したから、線材等の圧延に対して優
れた耐摩耗性を有する。
また、第１外層の内面にはダクタイル鋳鉄又は
アダマイト材からなる第２外層を鋳造により一体
的に形成したので、両者は容易に鋳造一体化さ
れ、第１外層を内層に直接熱間静水圧加圧により
拡散接合する際の接合強度の低下を防止し得る。
すなわち、内層との接合に際して、第２外層がな
いと、第１外層の高硬度共晶カーバイドが接合界
面で破壊し、界面性状の悪化ひいては接合強度の
低下を招来する。第２外層を設けることにより、
かかる欠点が回避され、第２外層と内層との接合
面の界面性状の向上、ひいては接合強度を向上さ
せることができる。
また、第２外層と、内層とは熱間静水圧加圧に
より拡散接合されているので、第１外層の高合金
成分であるCrが内層にほとんど移行せず、内層
の強靭性を劣化させることがない。
（実施例）
次に図面を参照して本発明の複合リングロール
について詳述する。
第１図は本発明に係る複合リングロールの構造
を示す断面図である。該複合リングロール１は、
Cr：10〜25重量％の特定組成の高クロム鋳鉄で
形成された圧延使用層たる第１外層１２ａと、該
第１外層１２ａの内面にダクタイル鋳鉄又はアダ
マイト材で鋳造により一体的に形成された第２外
層１２ｂとからなる円筒状の外層２を備え、該外
層２の内部に鋼材で形成された内層３が配置さ
れ、第２外層１２ｂ内面と内層３外面とが熱間静
水圧加圧（以下、HIPという。）により拡散接合
されて一体化されている。
かかる構造によれば、第１外層１２ａと第２外
層１２ｂとは通常の遠心力鋳造により容易に溶着
一体化できるうえに、HIP処理により、第２外層
１２ｂと内層３との接合面の界面性状が極めて良
好になり、境界の強度が向上する。すなわち、第
１外層は耐摩耗性確保のため、比較的大きな共晶
カーバイドが晶出したものとなつており、この共
晶カーバイドは極めて硬く、高温に於いても靭性
は、基地部分に比べて劣る。このため、第１外層
と内層をHIP処理によつて直接接合する場合、共
晶カーバイドを破壊せずに加圧するのは困難であ
る。一方、第２外層のアダマイト材又は、ダクタ
イル鋳鉄は、靭性に優れているため、HIP処理後
の界面性状を良好なものに確保することが容易で
ある。
前記複合リングロール１を製作するには、高ク
ロム鋳鉄材で形成された外層素材リングと強靭性
のある鋼材で形成された内層素材リングとを適宜
寸法に加工した後、両者を嵌合しHIP処理により
拡散接合して得られた複合素材を所望の形状に加
工して製作される。この場合、外層素材リングの
外径は、第１図の製品外径D1より加工代分だけ
大きくし、又その内径は、製品の外層２と内層３
との境界の直径D2と同じとする。一方、内層素
材リングの外径はD2とし、その内径は、内面の
加工代分だけ製品内径D3より小さくするのは当
然である。又素材リングの幅も製品幅より加工代
分を見込んで大きくする。
次に前記第１外層を形成する高クロム鋳鉄の成
分限定理由について説明する。該高クロム鋳鉄
は、Cr：10〜25％とし、極めて耐摩耗性に優れ
た材質であり、線材等の圧延用材質として好適で
ある。以下、単位は重量％である。
Ｃ：2.0〜4.0％
Ｃは（Fe−Cr）7C3型炭化物を安定にする範囲
内として、Crとのバランスをとつて目的のカー
バイド量によつて決定される。Ｃが2.0％未満の
範囲では炭化物の量が減少し、耐摩耗性が不足す
る。Ｃが4.0％を越えた場合は炭化物量が多すぎ、
機械的性質の劣化を来す。
Si：0.5〜1.5％
Siは溶湯の脱酸のため0.5％以上は必要である
が1.5％を越えると機械的性質の劣化を来す。
Mn：0.5〜1.5％
MnはSiの補助脱酸として0.5％以上は必要であ
ると共にＳの悪影響をMnSとして防止するのに
有用であるが、1.5％を越えると機械的性質、特
に靭性の点で劣化が著しい。
Ｐ：0.1％以下
Ｐはロール材質に於いては少ない程望ましく、
材質を脆くするという点から0.1％以下とした。
Ｓ：0.1％以下
ＳについてもＰと同様の意味で0.1％以下とし
た。
Ni：0.5〜2.0％
Niについては焼入性を向上させるために積極
的に硬度調整のため添加されるが、そのためには
0.5％以上は必要である。しかし、2.0％を越える
と熱的に不安定な残留オーステナイトが増え、硬
度が上がりにくい。
Cr：10〜25％
Crは10％未満ではM3C型の炭化物が多く晶出
し、強靭性の低下及び炭化物の微細均一化が得ら
れず、一方、25％を越えるとM23C6型炭化物の量
が増え強靭性が劣化する。
Mo：0.5〜3.0％
Moは焼入・焼戻し抵抗を高めると同時に炭化
物中に入り、炭化物硬度を高めると共に、焼戻し
軟化抵抗を増すために有効であるが0.5％未満で
はこの効果がうすく、3.0％を越えて添加しても
その効果は飽和するため、コストを考慮して3.0
％以下とする。
本発明に係る高クロム鋳鉄は、上記の合金成分
の他、残部実質的Feで形成されるが、高クロム
鋳鉄の性質を改善するために、前記合金成分に
Nb，Ｖのうち一種又は２種を合計量で1.0％以下
含有させることができる。
Nbは鋳造組織の微細化に効果があり、Nbの添
加により析出硬化が促進されるが、1.0％を越え
て添加してもその効果は飽和するため、コストを
考慮して1.0％以下とする。
ＶもNbと同様の目的で添加するが、1.0％を越
えてはVC炭化物が多くなり、Cr炭化物の減少に
つながるため、かえつて強靭性が低下する。この
ため1.0％以下とする。
次に第２外層を形成するダクタイル鋳鉄又はア
ダマイト材の好適な成分例を掲げると共に、その
成分限定理由について説明する。以下、単位は重
量％である。
好適なダクタイル鋳鉄として次のものがある。
Ｃ：3.0〜3.8％ Ni：2.0％以下
Si：1.5〜3.5％ Cr：1.5％以下
Mn：0.2〜1.0％ Mo：0.5％以下
Ｐ：0.2％以下 Mg：0.02〜0.1％
Ｓ：0.06％以下 残部実質的にFe
＜成分限定理由＞
Ｃ：3.0〜3.8％
Ｃは、セメンタイトおよび黒鉛の形成に直接関
与する。3.0％未満では、セメンタイトおよび黒
鉛の量が不足し、ヒートクラツクの分散効果が不
充分となつて、球状黒鉛鋳鉄としての特徴を充分
に発揮することができない。ただし、多量になる
と材質の脆弱化をまねくので、3.8％を上限とす
る。
Si：1.5〜3.5％
Siはセメンタイトと黒鉛の量比率を左右し、
1.5％未満ではセメンタイト量が過剰となる。一
方、通常ダクタイル鋳鉄は2.5％を越えると、黒
鉛が多くなり過ぎて軟化するとともに、基地組織
が脆弱となるため、好ましくないが、第１外層か
らCrが混入してチル化するのを防ぐ目的で3.5％
以下とする。
Mn：0.2〜1.0％
Ｓの害を抑えるとともに、硬度アツプに効果が
ある。この目的で0.2％以上必要であるが、1.0％
を越えると、材質が硬く、脆くなる。
Ｐ：0.2％以下
Ｐは材質を脆弱にするので、0.2％以下とする。
なお、Ｐは溶湯の流動性を良くし耐摩耗性を高め
るので、0.2％を上限とし、0.01％以上加えてよ
い。
Ｓ：0.06％以下
Ｐと同様に材質を脆弱にし、また、黒鉛の球状
化を阻害するので、0.06％以下とする。
Ni：2.0％以下
Niは黒鉛化と焼入性を向上させる効果がある。
Niは添加しなくても外殻から混入するが、2.0％
を越えると焼入性がよくなり基地が硬くなりすぎ
て、靭性及び残留応力の面から良くない。従つて
2.0％以下とする。
Cr：1.5％以下
Crは第１外層から不可避的に混入される。1.5
％を越えると、セメンタイト量が過剰となつて、
材質が脆化する。
Mo：0.5％以下
MoはNiと同様の作用があり、0.5％を越える
と第２外層が硬くなりすぎ、実害のない範囲とし
て0.5％以下とする。
Mg：0.02〜0.1％以下
黒鉛球状化に必要であり、002％未満では球状
化不良を発生する。一方1.0％を越えると、鋳造
欠陥が発生し易くなるほか、セメンタイト量の増
加による材質の脆化をまねく。
好適なアダマイト材としては次のものがある。
Ｃ：1.0〜2.5％ Ni：1.5％以下
Si：0.5〜1.5％ Cr：1.5％以下
Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.5％以下
Ｐ：0.1％以下 Ti：0.1％以下
Ｓ：0.1％以下 残部実質的にFe
＜成分限定理由＞
Ｃ：1.0〜2.5％
Ｃが1.0％未満になると、第２外層の鋳込み温
度が高くなり、第１外層の高クロム鋳鉄が溶かさ
れ易く、第２外層のCr％が更に上昇して第２外
層の靭性が劣化する。
また、Ｃが2.5％を越えると、炭化物が多くな
り、第２外層の靭性が劣化し、第２外層の存在意
義がなくなる。
Si：0.5〜1.5％
Siは溶湯の脱酸効果があり、0.5％以上は必要
で、1.5％を越えると脆くなり、第２外層の機械
的性質の劣化を来す。
Mn：0.5〜1.5％
MnについてもSiと同様の作用があり、かつ
MnSとなつてＳの悪影響を消すため0.5％以上必
要で、1.5％を越えるとその効果も飽和し、かつ
機械的性質の劣化を来すため、0.5〜1.5％の範囲
とした。
Ｐ：0.1％以下
Ｐは溶湯の流動性を高めるが材質の靭性を低下
させるので0.1％以下とする。
Ｓ：0.1％以下
Ｓはロール材を脆弱にするため、実害のない
0.1％以下とする。
Ni：1.5％以下
Niは添加しなくても、第１外層からの混入で
0.3％以上にはなるが、Niの1.5％迄の含有は問題
とならない。しかし、1.5％を越えると焼入性が
良くなり、そのため、基地が硬くなりすぎて、靭
性の面から、また、残留応力の面から良くない。
従つて1.5％以下とする。
Cr：1.5％以下
1.5％を越えると、機械的性質のうち、特に靭
性が低下し、脆弱になる。このため、第２外層の
溶湯のCr含有量は、第１外層のCrが第２外層に
混入することを考慮してCr含有量を１％以下の
溶湯にする必要がある。
Mo：0.5％以下
NoはNiと同様の作用があり、0.5％を越えると
第２外層が硬くなりすぎ、実害のない範囲として
0.5％以下とする。
Ti：01％以下
Tiについては鋳造時の脱酸のため有効である
が、0.1％を越えると、溶湯が過酸化の状態とな
り、かつ、溶湯の流動性を下げるため、0.1％以
下とする。
次に、内層に用いる鋼材は、一般に靭性の優れ
た機械構造用炭素鋼、構造用合金鋼等の材料から
適宜選択できる。特に、フエライト基地からなる
低炭素低合金鋼を用いると、HIP処理に際して、
又前記複合素材の焼入に際して好適である。すな
わち、斯かるフエライト基地からなる材質は、熱
膨張係数が小さいので、HIP処理後の熱収縮が小
さく、拡散接合面での割れ、剥離が生じ難い。ま
た、複合素材は第１外層を耐摩耗性に優れたもの
にするために焼入・焼戻し熱処理に供されるが、
内層に前記フエライト基地の低炭素低合金鋼材を
使用すれば、複合素材全体を焼入れても内層には
焼入作用が及ばず、靭性劣化が生じない。もし、
内層に焼入効果があると、リングロールを軸嵌し
て組立ロールとする際、割損を生じ易くなり好ま
しくない。尚、複合素材の第１外層のみを焼入熱
処理に供することもできるが、全体を処理するの
に比べて作業が煩雑で生産性の点で劣る。
以上説明した本発明の複合リングロール１は、
ブロツクミルの如く軸に組立ずにそのまま使用さ
れる場合もあるが、第２図〜第４図に示す如く軸
に組立て組立ロールとして使用される。
すなわち、第２図の如く、中央部外周に環状凸
部２２が一体的に形成された軸２１に焼ばめ固定
したり、又第３図及び第４図の如く、軸２３に複
合リングロール１とスペーサーリング２４又は／
及び端末リング２５を焼ばめて組立ロールとして
使用することも可能である。
尚、第２図〜第４図において複合リングロール
は第１外層１２ａと第２外層１２ｂとからなる外
層２を一部材として示してある。また、複合リン
グロール１の軸への組立は、圧延機の形成により
複合リングロールを１個としてもよく、又２個以
上としてもよいことは勿論である。更に、軸材
は、一般的には強靭で溶接固定が可能な鋼材を用
いるが、圧延荷重が小さい場合、ダクタイル鋳鉄
等の鋳鉄材としてもよいことは勿論である。
次に具体的実施例を掲げて説明する。
外径D1＝φ330mm、内径D3＝φ160mm、外層・内
層境界径D2＝φ240mm、幅200mmの外層が複層の複
合リングロールの製造実施例
(1) 第１表に記載した実施例１〜３の高クロム鋳
鉄の第１外層を遠心力鋳造した後、第１外層の
溶湯が完全に凝固した後、同表の第２外層の溶
湯を第１外層の内面に遠心力鋳造で鋳込み、第
１外層の面を溶融させ、第１外層と第２外層と
を完全に溶着させた。尚、凝固後の第２外層の
Cr含有量（wt％）および第１外層と第２外層
との境界径D0は、第２表の通りであつた。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a ring roll for rolling steel wire rods, bars, etc. (Prior art) Rolls for steel rolling, especially rolls for finishing rolling mills, are required to have wear resistance in the part that contacts the rolled material (used layer), so the outer layer and the used layer are made of tough materials. A composite roll is used in which the shaft core part and the core part are welded together. The composite roll is mainly integrated into a composite roll at the casting stage using a centrifugal casting method. On the other hand, most wire rod rolling mills these days use cemented carbide sintered ring rolls. For example, block mills use ring rolls made of cemented carbide (mainly made of WC powder and Co) as shown in Figure 7. ing.
Further, the ring roll is mechanically fixed to a shaft and used as an assembly roll. (Problems to be Solved by the Invention) When a carbide ring roll is shaft-fitted and used as an assembly roll, the entire ring is made of carbide, which is not only uneconomical but also requires a complicated assembly structure. In other words, when assembling and fixing a ring roll to a shaft, it is necessary to firmly fix it to the shaft using a fixing ring, spacer ring, etc., and also to alleviate the large difference in thermal expansion coefficient between the steel shaft and the carbide ring material. This is because it is necessary. As a result, such assembled rolls are very costly. Therefore, there is a demand for a composite ring roll in which an expensive material is used for the outer layer used for rolling, and an inexpensive tough material is used for the inner layer. As a method for manufacturing such a composite ring roll, there is a method using centrifugal force casting. However, in this case, when the inner layer is cast on the outer layer of high-alloy material, the inner surface of the outer layer is melted and the high-alloy component is mixed into the inner layer, deteriorating the toughness of the inner layer.
It has the disadvantage of deteriorating the yield of the high alloy material of the outer layer. The present invention was developed in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to achieve rolling performance that is slightly inferior to that of a carbide ring roll, but to be low-cost and to allow the transfer of components from the outer layer to the inner layer. It is an object of the present invention to provide a composite ring roll having a strong inner layer that is restrained in terms of strength. (Means for solving the problem) The following measures were taken to achieve the above objective.
That is, the outer layer of the composite ring roll is made of Cr: 10
A first outer layer formed of high chromium cast iron containing ~25% by weight as a main component and other specified amounts of C and appropriate alloying components, and ductile cast iron or adamite material integrally cast on the inner surface of the first outer layer. The second outer layer and the inner layer disposed inside the outer layer and made of steel were diffusion bonded by hot isostatic pressing. (Function) The first outer layer is made of a high chromium cast iron material containing Cr: 10 to 25% by weight as the main alloy component and a specific amount of other alloy components, so it has excellent wear resistance against rolling of wire rods, etc. have sex. In addition, since the second outer layer made of ductile cast iron or adamite material is integrally formed on the inner surface of the first outer layer by casting, the two can be easily integrated by casting, and the first outer layer is directly hot isostatically pressed onto the inner layer. It is possible to prevent a decrease in bonding strength during diffusion bonding using pressure.
That is, when bonding with the inner layer, if the second outer layer is not present, the high hardness eutectic carbide of the first outer layer will be destroyed at the bonding interface, resulting in deterioration of the interface properties and a decrease in bonding strength. By providing the second outer layer,
Such drawbacks can be avoided, and the interface properties of the bonding surface between the second outer layer and the inner layer can be improved, and the bonding strength can be improved. In addition, since the second outer layer and the inner layer are diffusion bonded by hot isostatic pressing, almost no Cr, which is a high alloy component of the first outer layer, migrates to the inner layer, causing deterioration of the toughness of the inner layer. There is no. (Example) Next, the composite ring roll of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a composite ring roll according to the present invention. The composite ring roll 1 is
A first outer layer 12a, which is a rolled layer made of high chromium cast iron with a specific composition of Cr: 10 to 25% by weight, and an inner surface of the first outer layer 12a, which is integrally formed by casting with ductile cast iron or adamite material. The inner layer 3 made of steel is arranged inside the outer layer 2, and the inner surface of the second outer layer 12b and the outer surface of the inner layer 3 are pressed together under hot isostatic pressure ( (hereinafter referred to as HIP), they are integrated by diffusion bonding. According to this structure, the first outer layer 12a and the second outer layer 12b can be easily welded and integrated by normal centrifugal casting, and the interface properties of the joint surface between the second outer layer 12b and the inner layer 3 can be improved by HIP treatment. becomes extremely good, and the strength of the boundary improves. In other words, in order to ensure wear resistance, the first outer layer is made of relatively large eutectic carbide crystallized, and this eutectic carbide is extremely hard, and its toughness is lower than that of the base layer even at high temperatures. Inferior. For this reason, when directly bonding the first outer layer and the inner layer by HIP processing, it is difficult to apply pressure without destroying the eutectic carbide. On the other hand, since the adamite material or ductile cast iron of the second outer layer has excellent toughness, it is easy to ensure good interface properties after HIP treatment. To manufacture the composite ring roll 1, an outer layer material ring made of high chromium cast iron material and an inner layer material ring made of strong steel material are machined to appropriate dimensions, and then the two are fitted and HIP is performed. It is manufactured by processing a composite material obtained by diffusion bonding into a desired shape. In this case, the outer diameter of the outer layer material ring is larger than the product outer diameter D 1 in Figure 1 by the processing allowance, and the inner diameter is the outer layer 2 and inner layer 3 of the product.
The diameter of the boundary between and is the same as D 2 . On the other hand, the outer diameter of the inner layer material ring is set to D2 , and its inner diameter is naturally smaller than the product inner diameter D3 by the processing allowance for the inner surface. Also, the width of the material ring is made larger than the product width to allow for processing allowance. Next, the reasons for limiting the composition of the high chromium cast iron forming the first outer layer will be explained. The high chromium cast iron has a Cr content of 10 to 25%, is a material with extremely excellent wear resistance, and is suitable as a material for rolling wire rods and the like. Hereinafter, the unit is weight %. C: 2.0 to 4.0% C is within the range that stabilizes the (Fe-Cr) 7 C 3 type carbide, and is determined depending on the desired amount of carbide while maintaining a balance with Cr. If the C content is less than 2.0%, the amount of carbides decreases, resulting in insufficient wear resistance. If C exceeds 4.0%, the amount of carbides is too large;
Causes deterioration of mechanical properties. Si: 0.5 to 1.5% Si is necessary to deoxidize the molten metal in an amount of 0.5% or more, but if it exceeds 1.5%, mechanical properties deteriorate. Mn: 0.5-1.5% Mn is necessary in an amount of 0.5% or more as an auxiliary deoxidizer of Si, and is also useful in preventing the adverse effects of S as MnS, but if it exceeds 1.5%, mechanical properties, especially toughness The deterioration is significant. P: 0.1% or less The smaller the P content in the roll material, the more desirable it is.
The content was set at 0.1% or less to avoid making the material brittle. S: 0.1% or less S is also set to be 0.1% or less in the same way as P. Ni: 0.5-2.0% Ni is actively added to adjust hardness in order to improve hardenability.
0.5% or more is necessary. However, if it exceeds 2.0%, thermally unstable retained austenite increases, making it difficult to increase hardness. Cr: 10-25% If Cr is less than 10%, many M 3 C type carbides will crystallize, resulting in decreased toughness and fine uniformity of carbides, while if it exceeds 25%, M 23 C 6 type carbides will crystallize. The amount of carbides increases and the toughness deteriorates. Mo: 0.5 to 3.0% Mo increases hardening and tempering resistance, and at the same time enters into the carbide, increasing carbide hardness and increasing temper softening resistance. Mo is effective for increasing hardening and tempering resistance, but if it is less than 0.5%, this effect is weak, and 3.0% Since the effect will be saturated even if it is added in excess of 3.0
% or less. In addition to the above-mentioned alloy components, the high chromium cast iron according to the present invention is formed of substantially Fe, and in order to improve the properties of high chromium cast iron,
One or two of Nb and V can be contained in a total amount of 1.0% or less. Nb is effective in refining the casting structure, and precipitation hardening is promoted by the addition of Nb, but the effect is saturated if it is added in excess of 1.0%, so it should be kept at 1.0% or less in consideration of cost. . V is also added for the same purpose as Nb, but if it exceeds 1.0%, VC carbides increase and Cr carbides decrease, resulting in a decrease in toughness. For this reason, it should be kept at 1.0% or less. Next, examples of suitable components of the ductile cast iron or adamite material forming the second outer layer will be listed, and the reasons for limiting the components will be explained. Hereinafter, the unit is weight %. Suitable ductile cast irons include: C: 3.0-3.8% Ni: 2.0% or less Si: 1.5-3.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.2-1.0% Mo: 0.5% or less P: 0.2% or less Mg: 0.02-0.1% S: 0.06% or less Balance Substantially Fe <Reasons for component limitation> C: 3.0 to 3.8% C is directly involved in the formation of cementite and graphite. If it is less than 3.0%, the amounts of cementite and graphite will be insufficient, the heat crack dispersion effect will be insufficient, and the characteristics of spheroidal graphite cast iron cannot be fully exhibited. However, if the amount is too large, the material becomes brittle, so the upper limit is set at 3.8%. Si: 1.5-3.5% Si influences the amount ratio of cementite and graphite,
If it is less than 1.5%, the amount of cementite becomes excessive. On the other hand, if the content of ductile cast iron exceeds 2.5%, it is not preferable because the graphite content becomes too large and the base structure becomes weak, but the purpose is to prevent Cr from being mixed in from the first outer layer and causing chilling. 3.5%
The following shall apply. Mn: 0.2-1.0% It suppresses the damage caused by S and is effective in increasing hardness. 0.2% or more is required for this purpose, but 1.0%
If it exceeds this value, the material becomes hard and brittle. P: 0.2% or less P makes the material brittle, so it should be 0.2% or less.
Note that since P improves the fluidity of the molten metal and increases wear resistance, the upper limit is 0.2%, and it may be added in an amount of 0.01% or more. S: 0.06% or less Similar to P, S makes the material brittle and also inhibits the spheroidization of graphite, so the content should be 0.06% or less. Ni: 2.0% or less Ni has the effect of improving graphitization and hardenability.
Ni is mixed in from the outer shell even if it is not added, but 2.0%
If it exceeds this, the hardenability will be good and the matrix will become too hard, which is not good in terms of toughness and residual stress. Accordingly
2.0% or less. Cr: 1.5% or less Cr is unavoidably mixed from the first outer layer. 1.5
%, the amount of cementite becomes excessive,
The material becomes brittle. Mo: 0.5% or less Mo has the same effect as Ni, and if it exceeds 0.5%, the second outer layer becomes too hard, so it should be kept at 0.5% or less as a range that does not cause any actual damage. Mg: 0.02 to 0.1% or less Necessary for graphite spheroidization, and less than 0.02% causes poor spheroidization. On the other hand, if it exceeds 1.0%, casting defects are likely to occur and the material becomes brittle due to an increase in the amount of cementite. Suitable adamite materials include: C: 1.0-2.5% Ni: 1.5% or less Si: 0.5-1.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.5% or less P: 0.1% or less Ti: 0.1% or less S: 0.1% or less The balance is real <Reason for limiting the composition> C: 1.0 to 2.5% When C is less than 1.0%, the casting temperature of the second outer layer becomes high, and the high chromium cast iron of the first outer layer is easily melted, and the Cr% of the second outer layer increases. further increases, and the toughness of the second outer layer deteriorates. Moreover, when C exceeds 2.5%, carbides increase, the toughness of the second outer layer deteriorates, and the second outer layer loses its significance. Si: 0.5-1.5% Si has a deoxidizing effect on the molten metal, and 0.5% or more is necessary; if it exceeds 1.5%, it becomes brittle and causes deterioration of the mechanical properties of the second outer layer. Mn: 0.5-1.5% Mn also has the same effect as Si, and
At least 0.5% is necessary to convert into MnS and eliminate the adverse effects of S. If it exceeds 1.5%, the effect will be saturated and the mechanical properties will deteriorate, so the content is set in the range of 0.5 to 1.5%. P: 0.1% or less P increases the fluidity of the molten metal but reduces the toughness of the material, so it should be kept at 0.1% or less. S: 0.1% or less S causes no actual damage as it makes the roll material brittle.
0.1% or less. Ni: 1.5% or less Even if Ni is not added, it will be mixed in from the first outer layer.
Although the Ni content is 0.3% or more, the content of Ni up to 1.5% is not a problem. However, if it exceeds 1.5%, the hardenability improves, but the base becomes too hard, which is bad from the standpoint of toughness and residual stress.
Therefore, it should be 1.5% or less. Cr: 1.5% or less If it exceeds 1.5%, mechanical properties, especially toughness, deteriorate and become brittle. Therefore, the Cr content of the molten metal of the second outer layer needs to be 1% or less in consideration of the Cr of the first outer layer being mixed into the second outer layer. Mo: 0.5% or less No has the same effect as Ni, and if it exceeds 0.5%, the second outer layer will become too hard, so it should be considered as a range without actual damage.
0.5% or less. Ti: 0.1% or less Ti is effective for deoxidizing during casting, but if it exceeds 0.1%, the molten metal becomes overoxidized and the fluidity of the molten metal decreases, so it should be kept at 0.1% or less. Next, the steel material used for the inner layer can be appropriately selected from materials such as mechanical structural carbon steel and structural alloy steel, which generally have excellent toughness. In particular, when using low-carbon, low-alloy steel made of ferrite base, during HIP treatment,
It is also suitable for hardening the composite material. That is, since the material made of such a ferrite base has a small coefficient of thermal expansion, the thermal shrinkage after HIP treatment is small, and cracking and peeling at the diffusion bonding surface are less likely to occur. In addition, the composite material is subjected to quenching and tempering heat treatment to make the first outer layer superior in wear resistance.
If the ferrite-based low-carbon, low-alloy steel material is used for the inner layer, even if the entire composite material is quenched, the quenching effect will not reach the inner layer, and no deterioration in toughness will occur. if,
If the inner layer has a hardening effect, it is undesirable because it tends to cause breakage when the ring roll is fitted into an assembled roll. It is also possible to subject only the first outer layer of the composite material to the quenching heat treatment, but this is more complicated and less productive than treating the entire composite material. The composite ring roll 1 of the present invention explained above is
In some cases, such as a block mill, it is used as is without being assembled on a shaft, but as shown in FIGS. 2 to 4, it is assembled on a shaft and used as an assembly roll. That is, as shown in FIG. 2, the annular convex portion 22 is integrally formed on the outer periphery of the central portion of the shaft 21, which is shrink-fitted and fixed, or as shown in FIGS. 3 and 4, a composite ring roll is fixed to the shaft 23. 1 and spacer ring 24 or/
It is also possible to shrink-fit the terminal ring 25 and use it as an assembly roll. In addition, in FIGS. 2 to 4, the composite ring roll is shown with the outer layer 2 consisting of the first outer layer 12a and the second outer layer 12b as one member. Further, it goes without saying that the composite ring roll 1 may be assembled to the shaft by forming a rolling mill so that one composite ring roll or two or more composite ring rolls may be assembled. Further, the shaft material is generally made of a steel material that is strong and can be fixed by welding, but it goes without saying that if the rolling load is small, it may be made of cast iron material such as ductile cast iron. Next, specific examples will be listed and explained. Manufacturing example of a composite ring roll with a multilayer outer layer having an outer diameter D 1 = φ330 mm, an inner diameter D 3 = φ160 mm, an outer layer/inner layer boundary diameter D 2 = φ240 mm, and a width of 200 mm (1) Example 1 listed in Table 1 After centrifugally casting the first outer layer of high chromium cast iron in ~3, after the molten metal of the first outer layer has completely solidified, pouring the molten metal of the second outer layer shown in the same table onto the inner surface of the first outer layer by centrifugal casting, The surface of the first outer layer was melted to completely weld the first outer layer and the second outer layer. In addition, the second outer layer after solidification
The Cr content (wt%) and the boundary diameter D 0 between the first outer layer and the second outer layer were as shown in Table 2.
【表】【table】
【表】
(2) 前記第１外層と第２外層とが鋳造一体化され
た外層素材及び、下記第３表の低Ｃ鋼の内層素
材を改削して、素材リングを製作した。
素材リング寸法（実施例１〜３共通）
●外層素材リング
D1′＝φ335、D2＝φ240、幅205mm
●内層リング
D2＝φ240、D3′＝φ155、幅205mm[Table] (2) Material rings were manufactured by modifying the outer layer material in which the first outer layer and the second outer layer were integrally cast and the inner layer material of low C steel shown in Table 3 below. Material ring dimensions (common to Examples 1 to 3) ●Outer layer material ring D 1 ′ = φ335, D 2 = φ240, width 205 mm ●Inner layer ring D 2 = φ240, D 3 ′ = φ155, width 205 mm
【表】
(3) 前記外層及び内層素材リングを嵌合して、圧
力200Kg／cm2、温度1100℃でHIP処理し、両者
を拡散接合し、複合素材を得た。
(4) その後、前記複合素材を焼入・焼戻し熱処理
を行つた後、機械加工により複合リングロール
を得た。製品外層（第１外層）、内層の硬度は
下記第４表の通りであつた。[Table] (3) The outer layer and inner layer material rings were fitted together and subjected to HIP treatment at a pressure of 200 Kg/cm 2 and a temperature of 1100°C to diffusion bond the two to obtain a composite material. (4) After that, the composite material was subjected to quenching and tempering heat treatment, and then a composite ring roll was obtained by machining. The hardness of the outer layer (first outer layer) and inner layer of the product was as shown in Table 4 below.
【表】
（発明の効果）
以上説明した通り、本発明に係る複合リングロ
ールの外層は、前記耐摩耗性に優れた高クロム材
質で形成した第１外層とダクタイル鋳鉄又はアダ
マイト材で形成した第２外層とで構成したから、
両者は容易に鋳造一体化されると共に、第１外層
の内面に形成された第２外層と鋼材で形成された
内層とがHIP処理されると、両者の接合面の界面
性状は極めて良好となり、境界面の強度が極めて
優れ、界面での剥離、割損を可及的に防止するこ
とができる。また、第１外層の内面に第２外層を
設け、該第２外層と内層とを拡散接合したので、
高クロム材質の第１外層から強靭材質の内層への
Crの混入を可及的に防止でき、内層の強靭性を
劣化させることがなく、低コストであり、寿命的
にも優れる。
また、内層が強靭材で形成されている本発明の
複合リングロールを組立ロールに適用すれば、簡
単な焼ばめ法や、溶接、ネジ、ボルト等で軸に低
コストで組立てることができ、しかも軸の再利用
が可能となる。[Table] (Effects of the Invention) As explained above, the outer layer of the composite ring roll according to the present invention includes the first outer layer made of the high chromium material with excellent wear resistance and the second outer layer made of ductile cast iron or adamite material. Since it is composed of two outer layers,
Both can be easily integrated by casting, and when the second outer layer formed on the inner surface of the first outer layer and the inner layer made of steel are subjected to HIP treatment, the interface quality of the joint surface between the two becomes extremely good, The strength of the interface is extremely high, and peeling and breakage at the interface can be prevented as much as possible. In addition, since the second outer layer was provided on the inner surface of the first outer layer and the second outer layer and the inner layer were diffusion bonded,
From the first outer layer of high chromium material to the inner layer of tough material
It can prevent Cr contamination as much as possible, does not deteriorate the toughness of the inner layer, is low cost, and has an excellent lifespan. In addition, if the composite ring roll of the present invention whose inner layer is made of a tough material is applied to an assembly roll, it can be assembled to the shaft at low cost using a simple shrink fit method, welding, screws, bolts, etc. Furthermore, the shaft can be reused.
第１図は本発明に係る複合リングロールの断面
図、第２図〜第４図は本発明に係る複合リングロ
ールを適用した組立ロールの一部断面図、第５図
は従来のリングロールの断面図を示す。
１……複合リングロール、２……外層、１２ａ
……第１外層、１２ｂ……第２外層、３……内
層。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a composite ring roll according to the present invention, FIGS. 2 to 4 are partial cross-sectional views of an assembled roll to which the composite ring roll according to the present invention is applied, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional ring roll. A cross-sectional view is shown. 1...Composite ring roll, 2...Outer layer, 12a
...first outer layer, 12b...second outer layer, 3...inner layer.
Claims (1)
ロム鋳鉄で形成された第１外層と、該第１外層の
内面にダクタイル鋳鉄又はアダマイト材で鋳造に
より一体的に形成された第２外層とからなる円筒
状の外層を備え、該外層の内部に配置されかつ鋼
材で形成された内層と前記第２外層とが熱間静水
圧加圧により拡散接合されてなることを特徴とす
る複合リングロール。 ２ 第２外層は、重量％で、 Ｃ：3.0〜3.8％ Ni：2.0％以下 Si：1.5〜3.5％ Cr：1.5％以下 Mn：0.2〜1.0％ Mo：0.5％以下 Ｐ：0.2％以下 Mg：0.02〜0.1％ Ｓ：0.06％以下 残部実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
複合リングロール。 ３ 第２外層は、重量％で、 Ｃ：1.0〜2.5％ Ni：1.5％以下 Si：0.5〜1.5％ Cr：1.5％以下 Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.5％以下 Ｐ：0.1％以下 Ti：0.1％以下 Ｓ：0.1％以下 残部実質的にFeからなるアダマイト材である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の複
合リングロール。 ４ 内層はフエライト基地からなる低炭素低合金
鋼であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の複合リングロール。 ５ 重量％で、 Ｃ：2.0〜4.0％ Ni：0.5〜2.0％ Si：0.5〜1.5％ Cr：10〜25％ Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.5〜3.0％ Ｐ：0.1％以下 Ｓ：0.1％以下 Nb，Ｖ：１種又は２種の合計が1.0％以下を合
金成分として残部実質的にFeからなる高クロム
鋳鉄で形成された第１外層と、該第１外層の内面
にダクタイル鋳鉄又はアダマイト材で鋳造により
一体的に形成された第２外層とからなる円筒状の
外層を備え、該外層内部に配置されかつ鋼材で形
成された内層と前記第２外層とが熱間静水圧加圧
により拡散接合されてなることを特徴とする複合
リングロール。 ６ 第２外層は、重量％で、 Ｃ：3.0〜3.8％ Ni：2.0％以下 Si：1.5〜3.5％ Cr：1.5％以下 Mn：0.2〜1.0％ Mo：0.5％以下 Ｐ：0.2％以下 Mg：0.02〜0.1％ Ｓ：0.06％以下 残部実質的にFeからなるダクタイル鋳鉄であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
複合リングロール。 ７ 第２外層は、重量％で、 Ｃ：1.0〜2.5％ Ni：1.5％以下 Si：0.5〜1.5％ Cr：1.5％以下 Mn：0.5〜1.5％ Mo：0.5％以下 Ｐ：0.1％以下 Ti：0.1％以下 Ｓ：0.1％以下 残部実質的にFeからなるアダマイト材である
ことを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の複
合リングロール。 ８ 内層はフエライト基地からなる低炭素低合金
鋼であることを特徴とする特許請求の範囲第５項
記載の複合リングロール。[Claims] 1% by weight: C: 2.0-4.0% Ni: 0.5-2.0% Si: 0.5-1.5% Cr: 10-25% Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.5-3.0% P: 0.1 % or less S: A first outer layer formed of high chromium cast iron with an alloy component of 0.1% or less and the remainder substantially Fe, and an inner surface of the first outer layer integrally formed by casting with ductile cast iron or adamite material. A cylindrical outer layer consisting of a second outer layer and a second outer layer disposed inside the outer layer and formed of a steel material and the second outer layer are diffusion bonded by hot isostatic pressing. Composite ring roll. 2 The second outer layer has the following properties by weight: C: 3.0-3.8% Ni: 2.0% or less Si: 1.5-3.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.2-1.0% Mo: 0.5% or less P: 0.2% or less Mg: 0.02 to 0.1% S: 0.06% or less The composite ring roll according to claim 1, characterized in that the remainder is ductile cast iron consisting essentially of Fe. 3 The second outer layer has the following properties by weight: C: 1.0-2.5% Ni: 1.5% or less Si: 0.5-1.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.5% or less P: 0.1% or less Ti: 0.1% or less S: 0.1% or less The composite ring roll according to claim 1, characterized in that the remainder is an adamite material consisting essentially of Fe. 4. The composite ring roll according to claim 1, wherein the inner layer is made of low carbon, low alloy steel comprising a ferrite base. 5 Weight%: C: 2.0-4.0% Ni: 0.5-2.0% Si: 0.5-1.5% Cr: 10-25% Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.5-3.0% P: 0.1% or less S: 0.1% The following: Nb, V: A first outer layer formed of high chromium cast iron in which the total of one or two types is 1.0% or less as an alloying component and the balance is substantially Fe, and the inner surface of the first outer layer is made of ductile cast iron or adamite. A cylindrical outer layer consisting of a second outer layer integrally formed by casting from a steel material, and an inner layer disposed inside the outer layer and formed from a steel material and the second outer layer are formed by hot isostatic pressing. A composite ring roll characterized by being diffusion bonded. 6 The second outer layer is expressed in weight%: C: 3.0 to 3.8% Ni: 2.0% or less Si: 1.5 to 3.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.2 to 1.0% Mo: 0.5% or less P: 0.2% or less Mg: 0.02 to 0.1% S: 0.06% or less The composite ring roll according to claim 5, characterized in that the remainder is ductile cast iron consisting essentially of Fe. 7 The second outer layer has the following properties by weight: C: 1.0-2.5% Ni: 1.5% or less Si: 0.5-1.5% Cr: 1.5% or less Mn: 0.5-1.5% Mo: 0.5% or less P: 0.1% or less Ti: 0.1% or less S: 0.1% or less The composite ring roll according to claim 5, characterized in that the remainder is an adamite material consisting essentially of Fe. 8. The composite ring roll according to claim 5, wherein the inner layer is made of low carbon, low alloy steel comprising a ferrite base.
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| JP1791385A JPS61176408A (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Composite ring roll |
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| JP1791385A Granted JPS61176408A (en) | 1985-01-31 | 1985-01-31 | Composite ring roll |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JPS61176408A (en) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN109695005A (en) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 宜兴市联丰化工机械有限公司 | A kind of high temperature resistant end socket and preparation method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57175090A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-27 | Hitachi Ltd | Production of composite roll |
| JPS5810982A (en) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Victor Co Of Japan Ltd | Video signal magnetic recording and reproducing system |
| JPS5830382A (en) * | 1981-08-17 | 1983-02-22 | Daido Steel Co Ltd | Treatment for dust |
| JPS5911657A (en) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Cooling device for thyristor |
-
1985
- 1985-01-31 JP JP1791385A patent/JPS61176408A/en active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57175090A (en) * | 1981-04-20 | 1982-10-27 | Hitachi Ltd | Production of composite roll |
| JPS5810982A (en) * | 1981-07-14 | 1983-01-21 | Victor Co Of Japan Ltd | Video signal magnetic recording and reproducing system |
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| JPS5911657A (en) * | 1982-07-12 | 1984-01-21 | Kansai Electric Power Co Inc:The | Cooling device for thyristor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61176408A (en) | 1986-08-08 |
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